Снизу вверх и сверху вниз — это стратегии обработки информации и упорядочения знаний, используемые в различных областях, включая программное обеспечение , гуманистические и научные теории (см. системность ), а также управление и организацию. На практике их можно рассматривать как стиль мышления, обучения или лидерства.
Подход сверху вниз (также известный как пошаговое проектирование и пошаговое уточнение , а в некоторых случаях используемый как синоним декомпозиции ) по сути является разбиением системы для получения представления о ее составных подсистемах в режиме обратного проектирования . При подходе сверху вниз формулируется обзор системы, определяющий, но не детализирующий, любые подсистемы первого уровня. Затем каждая подсистема уточняется еще более подробно, иногда на многих дополнительных уровнях подсистем, пока вся спецификация не будет сведена к базовым элементам. Модель сверху вниз часто специфицируется с помощью черных ящиков , что облегчает ее использование. Однако черные ящики могут не прояснить элементарные механизмы или быть достаточно подробными для реалистичной проверки модели. Подход сверху вниз начинается с общей картины, а затем разбивается на более мелкие сегменты. [1]
Подход «снизу вверх» — это сборка систем для создания более сложных систем, в результате чего исходные системы становятся подсистемами возникающей системы. Обработка «снизу вверх» — это тип обработки информации , основанный на входящих данных из окружающей среды для формирования восприятия . С точки зрения когнитивной психологии информация поступает в глаза в одном направлении (сенсорный вход или «снизу»), а затем преобразуется мозгом в изображение, которое может быть интерпретировано и распознано как восприятие (выход, который «наращивается» от обработки до окончательного познания ). При подходе «снизу вверх» сначала подробно описываются отдельные базовые элементы системы. Затем эти элементы связываются вместе для формирования более крупных подсистем, которые затем, в свою очередь, связываются, иногда на многих уровнях, пока не сформируется полная система верхнего уровня. Эта стратегия часто напоминает модель «семя», в которой начало небольшое, но со временем становится сложнее и завершеннее. Однако «органические стратегии» могут привести к образованию путаницы элементов и подсистем, разрабатываемых изолированно и подлежащих локальной оптимизации, а не достижению глобальной цели.
При разработке новых продуктов дизайнеры и инженеры полагаются как на подход снизу вверх, так и на подход сверху вниз. Подход снизу вверх используется, когда готовые или существующие компоненты выбираются и интегрируются в продукт. Примером может служить выбор конкретного крепежа, например болта, и проектирование принимающих компонентов таким образом, чтобы крепеж подходил должным образом. При подходе сверху вниз индивидуальный крепеж проектируется таким образом, чтобы он подходил должным образом принимающим компонентам. [2] Для перспективы, для продукта с более строгими требованиями (такими как вес, геометрия, безопасность, окружающая среда), например, скафандр, применяется более нисходящий подход, и почти все проектируется на заказ.
В процессе разработки программного обеспечения ключевую роль играют подходы «сверху вниз» и «снизу вверх».
Подходы сверху вниз подчеркивают планирование и полное понимание системы. Присуще то, что никакое кодирование не может начаться, пока не будет достигнут достаточный уровень детализации в дизайне хотя бы некоторой части системы. Подходы сверху вниз реализуются путем присоединения заглушек вместо модуля. Но они задерживают тестирование конечных функциональных единиц системы до тех пор, пока не будет завершено существенное проектирование.
Снизу вверх подчеркивается кодирование и раннее тестирование, которое может начаться сразу после указания первого модуля. Но этот подход сопряжен с риском того, что модули могут быть закодированы без четкого представления о том, как они связаны с другими частями системы, и что такое связывание может оказаться не таким простым, как казалось на первый взгляд. Возможность повторного использования кода является одним из главных преимуществ подхода снизу вверх. [3]
Нисходящее проектирование было предложено в 1970-х годах исследователями IBM Харланом Миллсом и Никлаусом Виртом . Миллс разработал концепции структурного программирования для практического использования и протестировал их в проекте 1969 года по автоматизации индекса морга New York Times . Инженерный и управленческий успех этого проекта привел к распространению подхода «сверху вниз» в IBM и остальной компьютерной индустрии. Среди других достижений Никлаус Вирт, разработчик языка программирования Pascal , написал влиятельную статью « Разработка программ путем пошагового уточнения» . Поскольку Никлаус Вирт продолжил разрабатывать такие языки, как Modula и Oberon (где можно было определить модуль, не зная всей спецификации программы), можно сделать вывод, что нисходящее программирование не было строго тем, что он продвигал. Методы «сверху вниз» были предпочтительными в программной инженерии до конца 1980-х годов, [3] а объектно-ориентированное программирование помогло продемонстрировать идею о том, что могут использоваться оба аспекта программирования «сверху вниз» и «снизу вверх».
Современные подходы к проектированию ПО обычно сочетают подходы сверху вниз и снизу вверх. Хотя понимание полной системы обычно считается необходимым для хорошего проектирования, что теоретически приводит к подходу сверху вниз, большинство проектов ПО пытаются в какой-то степени использовать существующий код. Существующие модули придают проектам оттенок подхода снизу вверх.
Сверху вниз — это стиль программирования, основа традиционных процедурных языков , в котором проектирование начинается с указания сложных частей, а затем их последовательного разделения на более мелкие части. Методика написания программы с использованием методов сверху вниз заключается в написании основной процедуры, которая называет все основные функции, которые ей понадобятся. Позже команда программистов изучает требования каждой из этих функций, и процесс повторяется. Эти разделенные подпрограммы в конечном итоге будут выполнять действия настолько простые, что их можно будет легко и кратко закодировать. Когда все различные подпрограммы будут закодированы, программа готова к тестированию. Определив, как приложение объединяется на высоком уровне, работа на более низком уровне может быть самодостаточной.
При подходе снизу вверх сначала подробно описываются отдельные базовые элементы системы. Затем эти элементы связываются вместе, образуя более крупные подсистемы, которые, в свою очередь, связываются, иногда на многих уровнях, пока не сформируется полная система верхнего уровня. Эта стратегия часто напоминает модель «семя», в которой начало небольшое, но со временем оно становится сложнее и завершеннее. Объектно-ориентированное программирование (ООП) — это парадигма, которая использует «объекты» для проектирования приложений и компьютерных программ. В машиностроении с помощью таких программ, как Pro/ENGINEER, Solidworks и Autodesk Inventor, пользователи могут проектировать изделия как части, а не части целого, а затем складывать эти части вместе, формируя сборки, как при строительстве из Lego . Инженеры называют это «проектированием частей по частям».
Синтаксический анализ — это процесс анализа входной последовательности (например, считываемой из файла или с клавиатуры) с целью определения ее грамматической структуры. Этот метод используется при анализе как естественных языков , так и компьютерных языков , как в компиляторе . Синтаксический анализ снизу вверх — это стратегия синтаксического анализа, которая сначала распознает мелкие детали самого низкого уровня текста, а затем структуры среднего уровня, и оставляет общую структуру самого высокого уровня напоследок. [4] С другой стороны, при нисходящем синтаксическом анализе сначала рассматривается самый высокий уровень дерева синтаксического анализа , а затем выполняется спуск по дереву синтаксического анализа с использованием правил переписывания формальной грамматики . [5]
Сверху вниз и снизу вверх — два подхода к производству продуктов. Эти термины были впервые применены в области нанотехнологий Институтом Форсайта в 1989 году для различения молекулярного производства (для массового производства крупных атомарно точных объектов) и обычного производства (которое может массово производить крупные объекты, которые не являются атомарно точными). Подходы снизу вверх направлены на то, чтобы меньшие (обычно молекулярные ) компоненты были собраны в более сложные сборки, в то время как подходы сверху вниз направлены на создание наноразмерных устройств с использованием более крупных, управляемых извне, для управления их сборкой. Некоторые ценные наноструктуры, такие как кремниевые нанопровода , могут быть изготовлены с использованием любого из подходов, при этом методы обработки выбираются на основе целевых приложений.
Подход сверху вниз часто использует традиционные методы мастерской или микропроизводства, где для резки, фрезеровки и придания материалам желаемой формы и порядка используются внешние управляемые инструменты. К этой категории относятся методы микрошаблонирования , такие как фотолитография и струйная печать . Обработка паром может рассматриваться как новый вторичный подход сверху вниз для проектирования наноструктур. [6]
Подходы снизу вверх, напротив, используют химические свойства отдельных молекул, чтобы заставить компоненты одной молекулы (a) самоорганизоваться или самособрать в некоторую полезную конформацию, или (b) полагаться на позиционную сборку. Эти подходы используют концепции молекулярной самосборки и/или молекулярного распознавания . См. также Супрамолекулярная химия . Такие подходы снизу вверх должны, в общем, быть способны производить устройства параллельно и намного дешевле, чем методы сверху вниз, но потенциально могут быть перегружены по мере увеличения размера и сложности желаемой сборки.
Эти термины также используются в когнитивных науках , включая нейронауку , когнитивную нейронауку и когнитивную психологию, для обсуждения потока информации при обработке. [7] Обычно сенсорный ввод рассматривается как восходящий, а высшие когнитивные процессы , которые имеют больше информации из других источников, рассматриваются как нисходящие. Процесс «снизу вверх» характеризуется отсутствием более высокого уровня направления в сенсорной обработке, тогда как процесс «сверху вниз» характеризуется высоким уровнем направления сенсорной обработки большим количеством познания, таким как цели или задачи (Бидерман, 19). [3]
Согласно записям для преподавателей колледжа, написанным Чарльзом Рамсковым, [ кто? ] Ирвин Рок, Найзер и Ричард Грегори утверждают, что подход «сверху вниз» подразумевает восприятие, которое является активным и конструктивным процессом. [8] [ нужен лучший источник ] Кроме того, этот подход не напрямую задается стимулом, а является результатом взаимодействия стимула, внутренних гипотез и ожиданий. Согласно теоретическому синтезу, «когда стимул представлен кратко и ясность неопределенна, что дает неопределенный стимул, восприятие становится подходом «сверху вниз». [9]
Напротив, психология определяет обработку снизу вверх как подход, в котором происходит прогрессия от отдельных элементов к целому. По словам Рамскова, один из сторонников подхода снизу вверх, Гибсон, утверждает, что это процесс, включающий визуальное восприятие, которому необходима информация, доступная от проксимального стимула, произведенного дистальным стимулом. [10] [ требуется лучший источник ] [11] Теоретический синтез также утверждает, что обработка снизу вверх происходит «когда стимул представлен достаточно долго и четко». [9]
Некоторые когнитивные процессы, такие как быстрые реакции или быстрая визуальная идентификация, считаются процессами снизу вверх, поскольку они в первую очередь опираются на сенсорную информацию, тогда как такие процессы, как управление движением и направленное внимание, считаются процессами сверху вниз, поскольку они направлены на цель. С точки зрения неврологии, некоторые области мозга, такие как область V1 , в основном имеют связи снизу вверх. [9] Другие области, такие как веретенообразная извилина, получают входы из более высоких областей мозга и считаются имеющими влияние сверху вниз. [12] [ требуется лучший источник ]
Примером может служить изучение зрительного внимания . Если ваше внимание привлек цветок в поле, это может быть связано с тем, что цвет или форма цветка визуально заметны. Информация, которая заставила вас обратить внимание на цветок, пришла к вам снизу вверх — ваше внимание не зависело от знания цветка: внешнего стимула было достаточно самого по себе. Сравните эту ситуацию с ситуацией, в которой вы ищете цветок. У вас есть представление о том, что вы ищете. Когда вы видите объект, который вы ищете, он бросается в глаза. Это пример использования информации сверху вниз.
В познании различают два подхода к мышлению. «Сверху вниз» (или «большой кусок») стереотипно относится к визионеру или человеку, который видит общую картину и обзор. Такие люди фокусируются на общей картине и из нее выводят детали, которые ее поддерживают. «Снизу вверх» (или «маленький кусок») познание сродни сосредоточению в первую очередь на деталях, а не на ландшафте. Выражение «видеть лес за деревьями» ссылается на два стиля познания. [13]
Исследования переключения задач и выбора ответа показывают, что существуют различия между двумя типами обработки. Обработка сверху вниз в основном фокусируется на стороне внимания, такой как повторение задачи (Schneider, 2015). Обработка снизу вверх фокусируется на обучении на основе предметов, таком как поиск одного и того же объекта снова и снова (Schneider, 2015). Обсуждаются последствия для понимания контроля внимания при выборе ответа в конфликтных ситуациях (Schneider, 2015). [ необходимо пояснение ] [ необходима полная цитата ]
Это также относится к тому, как мы [ кто? ] структурируем эти обработки неврологически. Со структурированием информационных интерфейсов в наших неврологических процессах для процедурного обучения. Эти процессы доказали свою эффективность в работе над нашим [ кто? ] дизайном интерфейса. Но хотя оба принципа сверху вниз были эффективны в руководстве дизайном интерфейса, их было недостаточно. Их можно объединить с итеративными методами снизу вверх для создания пригодных для использования интерфейсов (Zacks & Tversky, 2003). [ требуется пояснение ] [ требуется полная цитата ]
Студенты бакалавриата (или бакалавриата) изучают основы обработки сверху вниз снизу вверх примерно на третьем году обучения. [ требуется ссылка ] Прохождение четырех основных частей обработки с точки зрения обучения. Два основных определения заключаются в том, что обработка снизу вверх определяется непосредственно стимулами окружающей среды, а не знаниями и ожиданиями индивидуума (Koch, 2022).
В области управления и организации термины «сверху вниз» и «снизу вверх» используются для описания того, как принимаются решения и/или как реализуются изменения. [14]
Подход « сверху вниз » — это когда исполнительный директор или другое высшее лицо принимает решения о том, как что-то должно быть сделано. Этот подход распространяется под их руководством на более низкие уровни иерархии, которые в большей или меньшей степени связаны ими. Например, желая улучшить работу больницы, администратор больницы может решить, что необходимы серьезные изменения (например, внедрение новой программы), а затем использовать плановый подход, чтобы довести изменения до рядового персонала. [14]
Подход «снизу вверх» к изменениям — это подход, который работает снизу и берет начало в плоской структуре, где люди работают вместе, что приводит к решению, возникающему из их совместного участия. Решение ряда активистов, студентов или жертв какого-либо инцидента предпринять действия — это решение «снизу вверх». Подход «снизу вверх» можно рассматривать как «подход к постепенным изменениям, который представляет собой возникающий процесс, культивируемый и поддерживаемый в первую очередь работниками на передовой». [14]
Положительные аспекты подходов сверху вниз включают их эффективность и превосходный обзор более высоких уровней; [14] и внешние эффекты могут быть интернализированы. С отрицательной стороны, если реформы воспринимаются как навязанные «сверху», то для нижних уровней может быть трудно принять их (например, Bresser-Pereira, Maravall и Przeworski 1993). Данные свидетельствуют о том, что это верно независимо от содержания реформ (например, Dubois 2002). Подход снизу вверх позволяет больше экспериментировать и лучше чувствовать, что нужно внизу. Другие данные свидетельствуют о том, что существует третий комбинированный подход к изменениям. [14]
В здравоохранении используются как подходы сверху вниз, так и подходы снизу вверх. Существует множество примеров программ сверху вниз, часто реализуемых правительствами или крупными межправительственными организациями ; многие из них направлены на решение конкретных заболеваний или проблем, например, борьба с ВИЧ или искоренение оспы . Примерами программ снизу вверх являются многочисленные небольшие НПО, созданные для улучшения местного доступа к здравоохранению. Но многие программы стремятся объединить оба подхода; например, искоренение дракункулеза , международная программа по борьбе с одним заболеванием, в настоящее время реализуемая Центром Картера, включала обучение многих местных волонтеров, что способствовало повышению потенциала снизу вверх, как и международные программы по гигиене, санитарии и доступу к первичной медицинской помощи.
Часто говорят, что школа дизайна École des Beaux-Arts в первую очередь продвигала проектирование сверху вниз, поскольку она учила, что архитектурное проектирование должно начинаться с parti , базового чертежа плана всего проекта. [15]
Напротив, Баухаус сосредоточился на проектировании снизу вверх. Этот метод проявился в изучении перевода небольших организационных систем в более крупные, более архитектурные масштабы (как в случае с резьбой по дереву и дизайном мебели).
В экологии контроль сверху вниз означает, что высший хищник контролирует структуру или динамику популяции экосистемы . Взаимодействие между этими высшими хищниками и их добычей влияет на нижние трофические уровни . Изменения на верхнем уровне трофических уровней оказывают обратное влияние на нижние трофические уровни. Контроль сверху вниз может иметь негативные последствия для окружающей экосистемы, если происходит резкое изменение количества хищников. Классический пример — экосистемы лесов ламинарии . В таких экосистемах морские выдры являются ключевыми хищниками. Они охотятся на морских ежей , которые, в свою очередь, едят ламинарию. Когда выдры удаляются, популяции морских ежей растут и сокращают лес ламинарии, создавая пустоши для морских ежей . Это снижает разнообразие экосистемы в целом и может иметь пагубные последствия для всех других организмов. Другими словами, такие экосистемы контролируются не продуктивностью ламинарии, а скорее высшим хищником. В этом примере можно увидеть обратный эффект, который оказывает контроль сверху вниз; когда популяция выдр сократилась, популяция ежей увеличилась.
Контроль снизу вверх в экосистемах относится к экосистемам, в которых поставка питательных веществ, производительность и тип первичных производителей (растений и фитопланктона) контролируют структуру экосистемы. Если в экосистеме недостаточно ресурсов или производителей, то для остальных животных в пищевой цепи не остается достаточно энергии из-за биомагнификации и экологической эффективности . Примером может служить то, как популяции планктона контролируются доступностью питательных веществ. Популяции планктона, как правило, выше и сложнее в областях, где апвеллинг выносит питательные вещества на поверхность.
Существует множество различных примеров этих концепций. Обычно популяции подвергаются влиянию обоих типов контроля, и до сих пор ведутся споры о том, какой тип контроля влияет на пищевые сети в определенных экосистемах.
Нисходящее рассуждение в этике происходит, когда рассуждающий начинает с абстрактных универсализируемых принципов, а затем рассуждает о них до конкретных ситуаций. Восходящее рассуждение происходит, когда рассуждающий начинает с интуитивных конкретных ситуативных суждений, а затем рассуждает до принципов. [16] Рефлексивное равновесие происходит, когда существует взаимодействие между нисходящим и восходящим рассуждением до тех пор, пока оба не придут в гармонию. [17] То есть, когда универсализируемые абстрактные принципы рефлексивно оказываются в равновесии с конкретными интуитивными суждениями. Процесс происходит, когда когнитивный диссонанс возникает, когда рассуждающие пытаются разрешить нисходящее рассуждение с восходящим и корректировать одно или другое, пока они не будут удовлетворены, они не нашли наилучшие комбинации принципов и ситуативных суждений.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )